초박막 자화프리층(두께 1.2 나노미터)의 자기 이방성이 주기적으로 변화

자기기록에 신기술이 나왔다. 고주파 전압을 가하여 금속자석 재료의 자화 방향을 반전시키는 데 필요한 자기장을 크게 줄일 새로운  자화반전 어시스트 기술을 외국의 산업기술  연구센터 연구원들이 개발했다. 차세대 자기기록 기술의 기본 성과로서 주목된다. 

자화 참조 층/절연층/초박막 자화 프리층의 샌드위치 구조로 이루어진 터널 자기저항 소자에 고주파 전압을 가하면 초박막 자화 프리층(두께 1.2 나노 미터)의 자기 이방성이 주기적으로 변화한다. 그러면 기울어진 팽이처럼 도는 자화의 선행이 생기고, 자화 반전을 위한 자기장이 최대 80%까지 저감할수 있는 것을 연구 처음 입증했다. "이 문제는 자기 기록과 비휘발성 고체 자기 메모리등으로 소비전력이 적은 정보 기록 기술의 응용이 기대된다"고.

자석의 N극과 S극의 방향을 0과 1로 바꾸고 정보로서 자기 테이프나 디스크에 기록된다. 그 기록 용량의 증가가 폭발적으로 성장하는 정보 사회를 지탱해 왔다. 저장 용량을 늘리기 위해 자석을 작게 할 필요가 있지만, 이에 따라 자화 방향을 유지하는 것이 어려워지고, 실온에서도 정보가 손실될 우려가 생긴다. 이것을 방지하기 위해 자화 방향을 고정하는 장치를 하고 있지만, 반대로, 정보의 갱신에 필요한 자기장이 너무 커져서 다시 쓰기 어려워지는 딜레마에 빠진다.

연구 그룹은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 자화 반전 어시스트 기술의 실증에 임했다. 터널 자기 저항 소자에 마이크로파에 고주파 전압을 가하여 외부 자기장에서 초박막 자화 프리층의 자화를 반전시켜 그 거동을 측정 하였다. 반전자계 및 고주파 전압주파수 관련 데이터에서 보면, 초박막 자화프리층의 선행이 가장 효율적으로 생기는 1기가 헤르쯔 부근에서 반전 자계가 80% 나 감소했다.

지금까지의 마이크로파 어시스트 자화반전은 수 ~ 수십 밀리암페어의 비교적 큰 전류를 흘릴 필요가 있었지만, 이번에 개발된 방법은 고주파 전압에 의해 선행을 일으킬 수 있기 때문에 본질적 전류를 필요로하지 않는다. 실제로 저항이 높은 터널 자기 저항 소자에서 실험을 실시, 0.1 밀리 암페어 이하의 저 전류에서의 실증에 성공했다. 따라서 전력 소비를 수십분의 1로 억제하면서 자화 반전의 기록 갱신이 가능하게되었다. 이 시연에서 차세대 초고밀도 자기 기록등 기록의 저전력화를 촉진 신기술로서 실용화에 한 걸음을 내디뎠다.

연구그룹 수석 연구원은 "이 신기술이 실용화될 때까지 도전은 아직 많지만, 소비전류를 낮춰 전압 어시스트 자화 반전이 있다는 것을 증명 한 의의는 크다. 기억 소자의 고용량화, 초소형화를 실현 나가는데 빠뜨릴수 없는 기술이 될 것이다. 이번 성과는 그 돌파구가 될 것 "이라고 지적하고 있다.